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1、
高考數(shù)學精品復習資料
2019.5
第四節(jié) 數(shù)列求和
[考綱傳真] 1.掌握等差、等比數(shù)列的前n項和公式.2.掌握特殊的非等差、等比數(shù)列的幾種常見的求和方法.
1.公式法
(1)等差數(shù)列的前n項和公式:
Sn==na1+d;
(2)等比數(shù)列的前n項和公式:
Sn=
2.分組轉化法
把數(shù)列的每一項分成兩項或幾項,使其轉化為幾個等差、等比數(shù)列,再求解.
3.裂項相消法
(1)把數(shù)列的通項拆成兩項之差,在求和時中間的一些項可以相互抵消,從而求得其和.
(2)裂項時常用的三種變形:
①=-;
②=;
2、
③=-.
4.錯位相減法
如果一個數(shù)列的各項是由一個等差數(shù)列和一個等比數(shù)列的對應項之積構成的,這個數(shù)列的前n項和可用錯位相減法求解.
5.倒序相加法
如果一個數(shù)列{an}的前n項中與首末兩端等“距離”的兩項的和相等或等于同一個常數(shù),那么求這個數(shù)列的前n項和即可用倒序相加法求解.
6.并項求和法
一個數(shù)列的前n項和中,可兩兩結合求解,則稱之為并項求和.形如an=(-1)nf(n)類型,可采用兩項合并求解.
例如,Sn=1002-992+982-972+…+22-12
=(100+99)+(98+97)+…+(2+1)=5 050.
1.(思考辨析)判斷下列結論的正誤.(
3、正確的打“√”,錯誤的打“”)
(1)如果數(shù)列{an}為等比數(shù)列,且公比不等于1,則其前n項和Sn=.( )
(2)當n≥2時,=.( )
(3)求Sn=a+2a2+3a3+…+nan之和時只要把上式等號兩邊同時乘以a即可根據錯位相減法求得.( )
(4)如果數(shù)列{an}是周期為k(k為大于1的正整數(shù))的周期數(shù)列,那么Skm=mSk.( )
[答案] (1)√ (2)√ (3) (4)√
2.(教材改編)數(shù)列{an}的前n項和為Sn,若an=,則S5等于( )
A.1 B.
C. D.
B [∵an==-,
∴S5=a1+a2+…+a5=1-+-+…-=.]
3
4、.(20xx廣東中山華僑中學3月模擬)已知等比數(shù)列{an}中,a2a8=4a5,等差數(shù)列{bn}中,b4+b6=a5,則數(shù)列{bn}的前9項和S9等于( )
A.9 B.18
C.36 D.72
B [∵a2a8=4a5,即a=4a5,∴a5=4,
∴a5=b4+b6=2b5=4,∴b5=2,
∴S9=9b5=18,故選B.]
4.若數(shù)列{an}的通項公式為an=2n+2n-1,則數(shù)列{an}的前n項和Sn=__________.
【導學號:57962259】
2n+1-2+n2 [Sn=+=2n+1-2+n2.]
5.32-1+42-2+52-3+…+(n+2)2-n=_
5、_________.
4- [設S=3+4+5+…+(n+2),
則S=3+4+5+…+(n+2).
兩式相減得S=3+-.
∴S=3+-
=3+-=4-.]
分組轉化求和
(20xx北京高考)已知{an}是等差數(shù)列,{bn}是等比數(shù)列,且b2=3,b3=9,a1=b1,a14=b4.
(1)求{an}的通項公式;
(2)設cn=an+bn,求數(shù)列{cn}的前n項和.
[解] (1)設等比數(shù)列{bn}的公比為q,則q===3,
所以b1==1,b4=b3q=27,所以bn=3n-1(n=1,2,3,…). 2分
設等差數(shù)列{an}的公差為d.
因為a1=b1
6、=1,a14=b4=27,所以1+13d=27,即d=2.
所以an=2n-1(n=1,2,3,…). 5分
(2)由(1)知an=2n-1,bn=3n-1.
因此cn=an+bn=2n-1+3n-1. 7分
從而數(shù)列{cn}的前n項和
Sn=1+3+…+(2n-1)+1+3+…+3n-1
=+=n2+. 12分
[規(guī)律方法] 分組轉化法求和的常見類型
(1)若an =bncn,且{bn},{cn}為等差或等比數(shù)列,則可采用分組求和法求{an}的前n項和.
(2)通項公式為an=的數(shù)列,其中數(shù)列{bn},{cn}是等比數(shù)列或等差數(shù)列,可采用分組求和法求和.
易錯警示:注意在
7、含有字母的數(shù)列中對字母的分類討論.
[變式訓練1] (20xx浙江高考)設數(shù)列{an}的前n項和為Sn,已知S2=4,an+1=2Sn+1,n∈N*.
(1)求通項公式an;
(2)求數(shù)列{|an-n-2|}的前n項和.
[解] (1)由題意得則 2分
又當n≥2時,由an+1-an=(2Sn+1)-(2Sn-1+1)=2an,得an+1=3an,
所以數(shù)列{an}的通項公式為an=3n-1,n∈N*. 5分
(2)設bn=|3n-1-n-2|,n∈N*,則b1=2,b2=1.
當n≥3時,由于3n-1>n+2,故bn=3n-1-n-2,n≥3. 8分
設數(shù)列{bn}的前n
8、項和為Tn,則T1=2,T2=3,
當n≥3時,Tn=3+-=,
所以Tn= 12分
裂項相消法求和
(20xx全國卷Ⅰ)Sn為數(shù)列{an}的前n項和.已知an>0,a+2an=4Sn+3.
(1)求{an}的通項公式;
(2)設bn=,求數(shù)列{bn}的前n項和.
[解] (1)由a+2an=4Sn+3,①
可知a+2an+1=4Sn+1+3.②
②-①,得a-a+2(an+1-an)=4an+1,
即2(an+1+an)=a-a=(an+1+an)(an+1-an). 3分
由an>0,得an+1-an=2.
又a+2a1=4a1+3,解得a1=-1(舍去)
9、或a1=3.
所以{an}是首項為3,公差為2的等差數(shù)列,通項公式為an=2n+1. 5分
(2)由an=2n+1可知
bn===. 8分
設數(shù)列{bn}的前n項和為Tn,則
Tn=b1+b2+…+bn=
=. 12分
[規(guī)律方法] 1.裂項相消法求和就是將數(shù)列中的每一項裂成兩項或多項,使這些裂開的項出現(xiàn)有規(guī)律的相互抵捎,要注意消去了哪些項,保留了哪些項,從而達到求和的目的.
2.消項規(guī)律:消項后前邊剩幾項,后邊就剩幾項,前邊剩第幾項,后邊就剩倒數(shù)第幾項.
[變式訓練2] (20xx石家莊一模)已知等差數(shù)列{an}中,2a2+a3+a5=20,且前10項和S10=100.
10、
(1)求數(shù)列{an}的通項公式;
(2)若bn=,求數(shù)列{bn}的前n項和.
【導學號:57962260】
[解] (1)由已知得
解得 3分
所以數(shù)列{an}的通項公式為an=1+2(n-1)=2n-1. 5分
(2)bn==, 8分
所以Tn=
==. 12分
錯位相減法求和
(20xx山東高考)已知數(shù)列{an}的前n項和Sn=3n2+8n,{bn}是等差數(shù)列,且an=bn+bn+1.
(1)求數(shù)列{bn}的通項公式;
(2)令cn=,求數(shù)列{cn}的前n項和Tn.
[解] (1)由題意知當n≥2時,an=Sn-Sn-1=6n+5.
當n=1時,a1
11、=S1=11,符合上式.
所以an=6n+5. 2分
設數(shù)列{bn}的公差為d.
由即
解得所以bn=3n+1. 5分
(2)由(1)知cn==3(n+1)2n+1. 7分
又Tn=c1+c2+…+cn,
得Tn=3[222+323+…+(n+1)2n+1],
2Tn=3[223+324+…+(n+1)2n+2], 9分
兩式作差,得-Tn=3[222+23+24+…+2n+1-(n+1)2n+2]
=3
=-3n2n+2,
所以Tn=3n2n+2. 12分
[規(guī)律方法] 1.如果數(shù)列{an}是等差數(shù)列,{bn}是等比數(shù)列,求數(shù)列{anbn}的前n項和時,可采用錯位相
12、減法求和,一般是和式兩邊同乘以等比數(shù)列{bn}的公比,若{bn}的公比為參數(shù),應分公比等于1和不等于1兩種情況討論.
2.在書寫“Sn”與“qSn”的表達式時應特別注意將兩式“錯項對齊”,即公比q的同次冪項相減,轉化為等比數(shù)列求和.
[變式訓練3] (20xx廣東肇慶第三次模擬)已知等差數(shù)列{an}的前n項和Sn滿足S3=6,S5=15.
(1)求{an}的通項公式;
(2)設bn=,求數(shù)列{bn}的前n項和Tn.
[解] (1)設等差數(shù)列{an}的公差為d,首項為a1.
∵S3=6,S5=15,
∴即
解得 3分
∴{an}的通項公式為an =a1+(n-1)d=1+(n-
13、1)1=n. 5分
(2)由(1)得bn==, 6分
∴Tn=+++…++, ①
①式兩邊同乘, 得Tn=+++…++, ②
①-②得Tn=+++…+-
=-=1--, 10分
∴Tn=2--. 12分
[思想與方法]
解決非等差、等比數(shù)列的求和,主要有兩種思路:
(1)轉化的思想,即將一般數(shù)列設法轉化為等差或等比數(shù)列,這一思想方法往往通過通項分解或錯位相減來完成.
(2)不能轉化為等差或等比數(shù)列的數(shù)列,往往通過裂項相消法、倒序相加法等來求和.
[易錯與防范]
1.直接應用公式求和時,要注意公式的應用范圍,如當?shù)缺葦?shù)列公比為參數(shù)(字母)時,應對其公比是否為1進行討論.
2.利用裂項相消法求和的注意事項:
(1)抵消后并不一定只剩下第一項和最后一項,也有可能前面剩兩項,后面也剩兩項.
(2)將通項裂項后,有時需要調整前面的系數(shù),使裂開的兩項之差與系數(shù)之積與原通項相等.如:若{an}是等差數(shù)列,
則=,=.